(57)【要約】  人工気象器内で夜間照明の条件下と夜間照明なしの条件下とで育成した植物の葉身を採取し処理して得られた試料について、それぞれ遺伝子解析手法により遺伝子発現量を求め、それらの比として光害回避割合を求めて、植物への光害についての評価を行う。それにより、夜間照明による植物への光害について適切かつ有効に評価を行うことができる。光害回避照明装置は光害回避割合が０．８以上になるようにパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定する。また、複数種類のパルス発光光源を組み合わせて構成し、夜間照明装置として自然な感覚が得られるように平均演色評価数を高めたものにする。それにより、植生地域に近接して設置される夜間照明装置として、植物に光害を与えず人に自然な感覚が得られるようにすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植生地域に近接して設置される照明装置が植物に及ぼす光害を評価する方法であって、
夜間照明を行うための人工気象器と夜間照明を行わない人工気象器とを用意することと、
開花誘導遺伝子の発現時まで人工気象器内で複数株の植物を育成することと、
開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行うための人工気象器内に一部の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａを求めることと、
開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行わない人工気象器内に他の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂを求めることと、
前記夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａと夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂとの比としての光害回避割合を求めることと、
からなることを特徴とする夜間照明による植物への光害の評価方法。
【請求項２】
前記植物がイネであり、開花誘導遺伝子がＨｄ３ａであることを特徴とする請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法。
【請求項３】
前記夜間照明に用いられる光源についての平均演色評価数を求めることをさらに含み、
請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた前記光害回避割合と前記平均演色評価数とから夜間照明の光源の特性を評価することを特徴とする夜間照明の特性評価方法。
【請求項４】
前記植物がイネであり、開花誘導遺伝子がＨｄ３ａであることを特徴とする請求項３に記載の夜間照明の特性評価方法。
【請求項５】
パルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした特定色成分のパルス発光光源またはそれぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記特定色成分のパルス発光光源または複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定してなることを特徴とする光害回避照明装置。
【請求項６】
前記特定色成分のパルス発光光源が青色発光ダイオードであり、該青色発光ダイオードをパルス発光周波数３００〜２７００Ｈｚ、デューティ比１０〜９０％で駆動するものであることを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
【請求項７】
前記特定色成分のパルス発光光源が緑色発光ダイオードであり、該緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５０〜１０００Ｈｚ、デューティ比２０〜９０％で駆動するものであることを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
【請求項８】
前記特定色成分のパルス発光光源が黄緑色発光ダイオードであり、該黄緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５００〜２７００Ｈｚ、デューティ比１０〜９０％で駆動するものであることを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
【請求項９】
それぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定するとともに、光源全体としての平均演色評価数が６０以上となるような前記複数種類のパルス発光光源の組み合わせとしたことを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
【請求項１０】
前記複数種類のパルス発光光源が青色発光ダイオードと黄緑色発光ダイオードを少なくとも含むことを特徴とする請求項９に記載の光害回避照明装置。
【請求項１１】
前記複数種類のパルス発光光源が青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび黄緑色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項９に記載の光害回避照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は夜間照明による植物への光害の評価方法、夜間照明の特性評価方法及び光害回避照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外に設置される夜間照明装置としては、一般的には水銀灯や蛍光灯、ナトリウム灯のように、白色ないし黄色系の光源が用いられる。このような光源による夜間照明装置が田畑のような植生地域に近接する道路等に設置された場合、その光が夜間に植生地域における植物にも照射される。イネ、ダイズのような短日性植物の開花が遅延され、あるいはホウレンソウ、ブロッコリのような長日性植物の開花が早まる（「とう」がたつ）ことで収穫量の減少、品質の低下という状況になり、これは光害と称される。【０００３】
夜間低照度となる農地のような植生地域に近接する道路に街路灯、防犯灯を設置しようとするに際し、作物に影響を及ぼす光害に対する懸念から設置が許可されないという場合も少なからずある。このようなことから、夜間照明装置として光害を生じないようにすることが望まれ、また、検討されており、以下のような文献においてそのような夜間照明装置の技術に関して開示されている。【０００４】
特許文献１には、下面を開口した灯体の内部に反射鏡、光源を配置し、光源の光中心の後方で光源の下方に遮光壁を灯体と一体的に突出形成し、後方への照射光の一部を遮光するようにした道路用照明器について記載されている。【０００５】
特許文献２には、蛍光水銀ランプ外球表面に酸化亜鉛と緑色無機顔料を混合したスラリーを蒸着し、紫外線放射をカットし、青色光を低減し、緑色光を増加した光質バランスの緑色フィルター付ランプにより植物の育成放射効率を低下させることについて記載されている。【０００６】
特許文献３には、植物への花芽形成への影響が強い波長域の下限と防蛾効果が高い波長域の下限との間に分光放射エネルギーのピークを有し、分光放射エネルギーΦｅ（λ）とフィトクロムの分光吸収度Ｐｒ（λ）の積を５６０〜７００ｎｍの区間で積分した値と４６０〜５８０ｎｍの波長域に含まれる放射束との比を０．０５以下にした光源を備えた照明器具について記載されている。【０００７】
特許文献４には、植生地域に近接した位置に設置するための街路灯として、植生地域側を含む範囲への照射を行うためには５００〜５８０ｎｍの緑色光を発光する光源の光を用い、植生地域でない側への照射には５００〜５８０ｎｍの緑色以外の波長域で指向性の高いＬＥＤを組み合わせて用いるようにした街路灯について記載されている。【０００８】
特許文献５には、主成分として近赤外線発光蛍光体、青色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体を含む顔料を内面塗料として塗布することにより近赤外線を照射し赤色光を遮蔽する近赤外線光蛍光灯について記載され、特許文献６には、水稲の出穂遅延を防止するために太陽光が照射される前に水稲に対して近赤外線光を照射することについて記載されている。【０００９】
また、非特許文献１には、開花時期制御と夜間の光照射との関係について、数時間に及ぶ夜間のうちのわずか１０分間のみの光照射により短日性植物の開花遅延が生じる暗期中断について記載され、非特許文献２には、植物の重要な機能である光合成とパルス発光との関係として、パルス発光周波数２．５ｋＨｚ、デューティ比５０％とした場合のサラダナの光合成速度が連続光の場合に比し２３％増加する等に関して記載されている。【００１０】
特許文献１に示されるものでは、照明光源の一部を遮光することにより植物への光害は回避されるが、照明された明るい範囲とこれに隣接する遮光による暗闇とでは急激な照度変化が生じ、暗闇には危険が潜む可能性が生じ、かえって安全でない状態となる。特許文献２〜４に示されるものでは、光害回避のために用いられる照明光源が緑色中心の光による照明になっており、演色性の高い自然な色彩の照明は困難になり、用途が限定される。【００１１】
特許文献５，６に示されるように照明照射後の適時に近赤外光を照射するものでは、近赤外光が対人照明としては機能しないために、同等の照度の照明機器と比較して機器全体の消費電力が上昇し、近赤外光の照射範囲が肉眼で把握できないために、設置時の配光調整には高度の技術と高価な基材が必要となる。また、近赤外光の照射が過剰になると、もともとの光害とは逆の作用の光害、例えば開花遅延対策で過剰照射した場合には早期開花が生じ、やはり品質に影響を及ぼす。【００１２】
また、植物の開花減少に及ぼす夜間照明の影響については、非特許文献１，２のような従来の研究においても特に取り上げられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２２２９１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２１６５７２号公報
【特許文献３】特開２００４−１２１２１７号公報
【特許文献４】特開２００８−２２６５６７号公報
【特許文献５】特開２００６−２４４９１０号公報
【特許文献６】特開２００６−２７１３７４号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ishikawa,R., et al, 「Suppression of the floral activator gene Hd3a is the principal cause of the night-break effect in rice」, Plant Cell 17, pp.3326-3336 (2005)
【非特許文献２】森康裕他「白色ＬＥＤパルス光がサラダナ生育に及ぼす影響」植物工場学会誌１４（３）pp.136-140 (2002)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
植生地域に近接した箇所に設置する夜間照明装置の場合、夜間照明により光害が生じることが考えられ、光害によってイネのような農作物の場合、等級低下による価格減少とともに収量減少をもきたすというような影響を免れられないことにもなって、生産者としては夜間照明装置の設置に対し懸念を抱くことにもつながる。このようなことから、光害を回避できる夜間照明装置について従来検討がなされている。【００１６】
このうち、光源からの光の一部を遮光して植物側に光が照射されないようにするものでは、照明された明るい範囲とこれに隣接する遮光による暗闇とでは急激な照度変化が生じるということから夜間照明による安全性への問題が解消されないことになり、光源の波長域を限定するものでは、対人照明として自然な照明とするのは困難になって用途が限られ、また、補足的に近赤外光を照射するものでは、機器全体の消費電力が上昇し設置時の配光調整が煩雑になるというような問題があり、光害を回避し簡易で有効な夜間照明装置とするための技術はこれまでに提示されていなかった。【００１７】
また、光害を回避できる夜間照明装置を構成する上では、光源が光害を生じるものか否かについての評価を適切かつ簡易に行う方法が必要とされるが、そのような光源が植物に及ぼす光害の評価方法についての有効な技術手法はこれまで提示されていなかった。
このような状況から、夜間照明による植物への光害の評価を適切に行う方法を示すこと、また、光害を回避できる実際的かつ有効性のある照明装置を与えることが課題とされていた。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、前述の課題を解決すべくなしたものであり、本発明による夜間照明による植物への光害の評価方法は、植生地域に近接して設置される照明装置が植物に及ぼす光害を評価する方法であって、夜間照明を行うための人工気象器と夜間照明を行わない人工気象器とを用意することと、開花誘導遺伝子の発現時まで人工気象器内で複数株の植物を育成することと、開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行うための人工気象器内に一部の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａを求めることと、開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行わない人工気象器内に他の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂを求めることと、前記夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａと夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂとの比としての光害回避割合を求めることと、からなるものである。
前記植物がイネの場合、開花誘導遺伝子はＨｄ３ａである。【００１９】
本発明は、前記夜間照明に用いられる光源についての平均演色評価数を求めることをさらに含み、前記夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた前記光害回避割合と前記平均演色評価数とから夜間照明の光源の特性を評価するようにした夜間照明の特性評価方法としてもよい。前記植物がイネの場合、開花誘導遺伝子はＨｄ３ａである。【００２０】
本発明による光害回避照明装置は、パルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした特定色成分のパルス発光光源またはそれぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記特定色成分のパルス発光光源または複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して前記夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記特定色成分のパルス発光光源または複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定してなるものである。【００２１】
前記特定色成分のパルス発光光源を青色発光ダイオードとした場合には、該青色発光ダイオードをパルス発光周波数３００〜２７００Ｈｚ、デューティ比１０〜９０％で駆動するものとし、前記特定色成分のパルス発光光源を緑色発光ダイオードとした場合には、該緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５０〜１０００Ｈｚ、デューティ比２０〜９０％で駆動するものとし、前記特定色成分のパルス発光光源が黄緑色発光ダイオードとした場合には、該黄緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５００〜２７００Ｈｚ、デューティ比１０〜９０％で駆動するものとするのがよい。【００２２】
また、本発明による光害回避照明装置は、それぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにしたパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して前記夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定するとともに、光源全体としての平均演色評価数が６０以上となるような前記複数種類のパルス発光光源の組み合わせとしたものとしてもよい。【００２３】
前記複数のパルス発光光源が青色発光ダイオードと黄緑色発光ダイオードを少なくとも含むものとしてもよく、また、前記複数のパルス発光光源が青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび黄緑色発光ダイオードからなるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、夜間照明の条件下および夜間照明なしの条件下でそれぞれ求められた遺伝子発現量から光害回避割合を用いることにより適切かつ有効に夜間照明による光害への評価を行うことができる。光害の評価を行うための設備としては、人工気象器を用いることにより簡易な設備、測定器具を用いて行うことができ、また、実際の開花前に発現が始まる開花誘導遺伝子の発現量を用いて評価することから、開花を観察する従来法よりも時間を短縮した形で行うことができる。イネの場合について言えば、屋外で観察する場合光害の評価は通常１年に１回の実施となるが、人工気象器を用いる本発明の場合光害の評価は、出芽後５週目のイネを用いて照明し評価を行うため、１年に１０回程度の実施が可能であり、従来法での屋外で行う場合に比し５〜１０倍、人工気象器を用いて開花到達日数を確認する従来法に比しても２．５倍以上の時間短縮効果がある。さらに、夜間照明の光源の平均演色評価数を求め光害回避割合と合わせて夜間照明装置としての適切性についての評価を行うことができる。【００２５】
本発明の夜間照明の特性評価方法により導き出された最適なパルス発光周波数およびデューティ比に制御されたパルス発光光源を用いた照明装置では、フィトクロムの吸収波長域５６０から７００ｎｍの範囲に含まれ、本来光害を起こしうる黄緑色のみならず、この波長域外であり、もともと光害を起こしにくいとされてきた青色、緑色についても光外回避割合を１以上に高めることができる。そのように、適切に制御されたパルス発光の青色、緑色、黄緑色の照明は、他の一般照明（水銀灯等）と比較して、同等の演色性を維持しながら、より高照度の照射を行っても、農作物（イネ）への光害をほとんど生じないようにすることができる。【００２６】
本発明による照明装置では、異なる色成分を有する複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源により照明装置を構成し、それぞれの種類のパルス発光光源のパルス発光周波数およびデューティ比を適宜設定することにより光害回避照明装置とすることができる。パルス発光光源を用いることにより光源要素として連続発光光源に比較して光害回避割合が高いものを選択することができ、多種の発光周波数、デューティ比のものの組み合わせとすることで光源要素の選択性が多様になる。さらには人に自然な感覚が得られるような複数種類のパルス発光光源の組み合わせとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】照明光源についての光害回避性の評価と、夜間照明としての特性の評価とをフローとして示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）：種々の波長の光源についてデューティ比１０％の場合のパルス発光周波数に応じて求められた光害回避割合を示す図である。
【図３】青色ＬＥＤについてパルス発光周波数およびデューティ比による光害回避割合を示す図である。
【図４】緑色ＬＥＤについてパルス発光周波数およびデューティ比による光害回避割合を示す図である。
【図５】黄緑色ＬＥＤについてパルス発光周波数およびデューティ比による光害回避割合を示す図である。
【図６】連続発光時の各色の光源についての光害回避割合を示す図である。
【図７】光害回避照明装置の例による発光スペクトルを白色光源、緑色単色光源の発光スペクトルとともに示した図である。
【図８】青色、緑色、黄緑色のＬＥＤをそれぞれ複数組み合わせて構成した光害回避ＬＥＤ照明光源の例、水銀灯照明光源、蛍光灯照明光源の発光スペクトルを示す図である。
【図９】光害回避照明装置の光害回避を確認する試験の結果を示す図である。
【図１０】イネを栽培している屋外水田圃場に設置した光害回避ＬＥＤ照明、蛍光灯照明、水銀灯照明についての開花遅延日数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明では、夜間照明による光害への評価を行うに際し、夜間照明を行う人工気象器内で栽培した植物から採取された試料についてデータを取得し、開花誘導遺伝子発現について解析して夜間照明が光害回避性か否かの評価を行うことについて検討し、また、植生地域に近接して設置される夜間照明装置に関して、光源の動作形態と植物への光害の影響との関係について検討した上で、特に光源としてパルス発光型の光源を用い、パルス発光の周波数及びデューティ比を種々変化させた場合における開花誘導遺伝子の発現量を求めることによる植物への光害の評価を行い、光害回避照明装置としての条件について検討を行っている。
【００２９】
最初に、短日性植物であるイネを評価の対象となる植物として用い、夜間照明が植物に及ぼす光害の評価について説明する。試料の採取、開花誘導遺伝子発現量の解析は次のような過程を経るものである。
【００３０】
（１）イネ試料の育成、処理、採取
人工気象器内でイネの開花を促進する短日条件（昼間８時間／夜間１６時間）で開花誘導遺伝子の発現が確認される状態（出芽後約５週間）まで育成した。その際、人工気象器内には、波長、パルス発光周波数、デューティ比を任意の値に制御可能なＬＥＤあるいは有機ＥＬによる夜間照明装置を設置し、照明時の照度設定は、社団法人日本防犯設備協会による防犯灯の照度基準（ＳＥＳ  Ｅ１９０１−１  クラスＡ）の平均水平面照度５ルクス以上とした。
【００３１】
夜間照明をした人工気象器と、設置していない人工気象器とを用意し、開花誘導遺伝子が確認されたイネを２組に分け、夜間照明を設置した人工気象器に一方の組のイネを入れ、また、夜間照明を設置していない人工気象器に他方の組のイネを入れ、１回以上の夜間に遭遇させるようにした。夜間終了の直前にイネの葉身を採取し、液体窒素で凍結し、５０ｍＬサンプルチューブに採取し、液体窒素で冷却した解剖鋏で数ｍｍ角程度に破砕し−８０度で保存した。
【００３２】
（２）ＲＮＡ抽出
冷凍保存しておいた葉身を２ｍＬサンプルチューブに５０〜６５ｍｇ秤量し、液体窒素で凍結した状態で粉砕機（オートミル：株式会社トッケン）を用いて粉砕した。ＲＮＡ抽出にはＲＮイージープラント・ミニキット（RNeasy  Plant  Mini  Kit：株式会社キアゲン）を用い、自動抽出装置（ＱＩＡｃｕｂｅ：株式会社キアゲン）により試薬および装置のプロトコルにしたがって全ＲＮＡの抽出を行った。抽出したＲＮＡは吸光度計（Ｎａｎｏｄｒｏｐ  ＮＤ−１０００：サーモ・フィッシャー・サイアンティフィク社）により純度および濃度を測定した。
【００３３】
（３）ｃＤＮＡ合成
（２）より得られたＲＮＡからクァンティテクト・リバース・トランスクリプション・キット（Quantitect  Reverse  Transcription  Kit：株式会社キアゲン）を用い、試薬のプロトコルに従いゲノム由来のＤＮＡの除去とｃＤＮＡの合成を行った。合成したｃＤＮＡは上記の吸光度計により純度および濃度を測定した。
【００３４】
（４）リアルタイムＰＣＲ
（３）により得られたｃＤＮＡおよびローター・ジーンＳＹＢＲグリーン・キット（Rotor−Gene  SYBR  Green  Kit：株式会社キアゲン）と以下のプライマーセットを用いて３ローター・ジーンＱ（Rotor−Gene Q：株式会社キアゲン）によりリアルタイムＰＣＲを行い、イネ開花誘導遺伝子（Ｈｄ３ａ）のｍＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ）の発現量を定量した。
フォワードプライマー  5’−GCTCACTATCATCATCCAGCATG−3’(配列番号１)
リバースプライマー  5’−CCTTGCTCAGCTATTTAATTGCATAA−3’(配列番号２)
【００３５】
その際、Ｈｄ３ａのｍＲＮＡの発現量は、ユビキチン（ｕｂｑ）のｍＲＮＡを内部標準遺伝子として使用し、相対定量法で示した。ユビキチンのｍＲＮＡの発現量を定量するためのプライマーセットは、以下に示した通りであった。
フォワードプライマー  5’−AACCAGCTGAGGCCCAAGA−3’(配列番号３)
リバースプライマー  5’−ACGATTGATTTAACCAGTCCATGA−3’(配列番号４)
以上から、ｕｂｑ−ｍＲＮＡ発現量に対するＨｄ３ａ−ｍＲＮＡ発現量の比をＨｄ３ａ−ｍＲＮＡの相対発現量とした。
【００３６】
上述の（１）〜（４）の過程で求められた遺伝子発現量について、夜間照明下での遺伝子発現量をＡ、夜間照明のない条件下での遺伝子発現量をＢとし、Ａ／Ｂを光害回避割合とする。光害回避割合が高いほど光害を受ける可能性が低いものと考えられる。上述（１）〜（４）の過程でのイネの試料が得られた人工気象器に用いられた夜間照明の光源の波長、パルス発光周波数、デューティ比の各組み合わせごとに光害回避割合を求める。
このような過程により、照明光源についての光害回避性についての評価がなされる。
【００３７】
続いて、夜間照明の光源の色に対して分光的方法により平均演色評価数Ｒａを求める。演色性評価については、ＪＩＳ  Ｚ  ８７２６に規定されているが、人にとって自然な色彩であるかという程度として平均演色評価数を用いて判断するものであり、最も自然な色彩とする基準光の場合にＲａ＝１００とし、評価対象光源と基準光との合致程度をスコア化する。
【００３８】
試料光の色と基準光による試験色との色空間上の距離（ΔＥ）を求め、１５の試験色について特殊演色評価数Ｒｉを
Ｒｉ＝１００−４．６・ΔＥ    （ｉ＝１〜１５）
により求める。平均演色評価数Ｒａは
Ｒａ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋・・・・＋Ｒ８）／８
により求められるものである。
【００３９】
本発明の光害回避照明装置の光源としては、光害を回避することから、光害回避割合を高くするとともに、なるべく自然な照明の感覚が得られるように平均演色評価数も高くなるようにするものである。照明の使用用途に応じて適合する演色性Ｒａの数値範囲は一般的に表１のようになるとされる。右欄は対応するランプの種類を示したものである。
【００４０】
【表１】
2011052462.tif 000003
【００４１】
試料の採取から光害回避割合の評価に至る照明光源についての光害回避割合の評価の過程と、照明光源について求めた平均演色評価数を合わせて行う夜間照明としての特性の評価とを全体的にフローとして示すと図１のようになる。図１にフローとして示した光害回避割合の評価の過程において、人工気象器内で短日条件のもとに栽培されたイネの場合に、開花誘導遺伝子の発現が確認されるまでの期間が約５週間となっているが、同じ種類の植物についてこの期間はほぼ一定であると言えるので、１度この開花誘導遺伝子の発現を確認した後は、同一種植物に関しては再度開花誘導遺伝子の発現の確認をすることなく、その期間（イネの場合について約５週間）を経過後に図１のフローでの次の段階に移行してもよい。図１のフローにおいて、「開花誘導遺伝子の発現が確認されるまで」としているのは、このような蓋然性の上で発現したものとみなすということを含めた意味合いのものである。
【００４２】
また、評価対象となる遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析するために、図１のフローにおいてはリアルタイムＰＣＲを用いているが、ｍＲＮＡを定量的に解析する手法としては、例えばノーザンブロットのような他の解析手法を用いてもよい。
【００４３】
実際の例として、水平面照度を５ｌｘ、デューティ比を１０％としパルス発光周波数を種々変化させた照明光源ＬＥＤのもとでイネ（コシヒカリ）について実施した測定結果について、種々の波長の光源についてパルス発光周波数に応じて求められた光害回避割合を示すと図２のようになった。このうち（ｂ）青色、（ｃ）緑色、（ｄ）黄緑色で光害回避割合が比較的高く、（ｅ）黄色ではそれらより低い値になり、それぞれパルス発光周波数により光害回避割合がある程度異なってくることがわかる。また、（ａ）紫色と（ｆ）赤色の場合には光害回避割合が非常に低い値になっている。
【００４４】
さらに、水平面照度を５ｌｘとし、デューティ比とパルス発光周波数とを変化させた時の測定結果から求められた光害回避割合を示すと、青色ＬＥＤ光源の場合が図３、緑色ＬＥＤ光源の場合が図４，黄緑色ＬＥＤの場合が図５のようになった。図３の青色ではパルス発光周波数７００Ｈｚ、デューティ比６０％で光害回避割合が特に高くなり、図４の緑色ではパルス発光周波数５０Ｈｚ付近、デューティ比６０％、９０％で特に光害回避割合が高くなり、また、図５の黄緑色ではパルス発光周波数７００Ｈｚ、デューティ比７０％付近で特に光害回避割合が高くなっている。
【００４５】
前述したように、光害回避割合は夜間照明下での遺伝子発現量（Ａ）と、夜間照明のない条件下での遺伝子発現量（Ｂ）とから、Ａ／Ｂの形で規定される量であり、試料に関し光害を回避するものの割合に対応するものとして表すための指標として用いられるが、全体に対する割合そのものとして表現される数量となっているのではない。このことから、図２〜５に示される結果として、光害回避割合として高い数値は１．０を超えるようにもなる。絶対的割合というより、相対的割合としての指標となる数量を表している。
【００４６】
照明光源の光害回避割合の値として望ましいのは１．０以上の値であるが、実際的には光害回避割合が０．８以上であれば実用に供するものと考えられる。緑色光の場合は連続光では光害回避割合が０．７０程度であり、５０Ｈｚ，デューティ比６０％のパルス発光で１．３４であるが、図３〜５のような結果からすれば、青色光や黄緑色光についてもパルス発光周波数、デューティ比を適宜選択することにより光害回避割合として適合するものが得られる。
【００４７】
光害回避割合の面から好ましい発光光源を考えると、図３から、青色発光ダイオードの場合についてはパルス発光周波数３００〜２７００Ｈｚ、デューティ比１０〜９０％で駆動するものとし、図４から、緑色発光ダイオードの場合についてはパルス発光周波数５０〜１０００Ｈｚ、デューティ比２０〜９０％で駆動するものとし、図５から、黄緑色発光ダイオードの場合についてはパルス発光周波数５００〜２７００Ｈｚ、デューティ比１０〜９０％で駆動するものとするのがよい。
【００４８】
本発明においては、光源としてパルス発光型の光源を用いているが、光害回避割合について対比するという意味で、照度５ルクスで連続発光時の各色の光源についての光害回避割合を図６に示す。図中の数値は光害回避割合、誤差棒は標準偏差をそれぞれ示している。光害回避割合が０．８以上となっているのは青色のみであり、特に特許文献３記載の開花への影響が強いフィトクロムの吸収波長域５６０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内にある黄緑色、黄色、赤色はともに連続光条件では光害回避割合が低いことがわかる。また、図６を図３〜５の場合と対比すると、パルス発光周波数およびデューティ比による青色、緑色、黄緑色の光害回避割合の向上効果がより顕著になることがわかる。
【００４９】
単色光源の場合には、光害回避割合を高い値にすることができても、平均演色評価数Ｒａはそれほど高くならない。演色性を高めるために、例として、青色、緑色、黄緑色のＬＥＤを組み合わせた照明装置を構成し、それに基づいて同じ条件で測定を行った。
【００５０】
図７は青色、緑色、黄緑色のＬＥＤをそれぞれ複数組み合わせ配置して構成した光害回避照明装置の例による発光スペクトルを実線で示し、白色光スペクトルを点線で、また、緑色ＬＥＤのスペクトルを鎖線で示したものである。この光害回避照明装置は、青色ＬＥＤの発光周波数を２５０Ｈｚ、緑色ＬＥＤを発光周波数が２５０Ｈｚ、黄緑色ＬＥＤの発光周波数を１０００Ｈｚとし、デューティ比はいずれも１０％としたものであり、一般的に屋外で利用されている白色ＬＥＤ（Ｒａ＝８８）と比較すると、５８０ｎｍより長い波長域の光を含まないが、青色と黄緑色の補色作用により白色に近い感覚になり、人の視感度の高い緑色が照度に寄与するものとなり、演色評価数Ｒａが６６となり、単色緑色の場合のＲａ＝３３に比較して十分に高く、表１での演色性グループ２に相当し、一般的に夜間照明に使用されている水銀灯と同等になると言える。
【００５１】
図８において、青色、緑色、黄緑色のＬＥＤをそれぞれ複数組み合わせ配置して構成した光害回避ＬＥＤ照明光源の例による発光スペクトルを実線で示し、一般に夜間照明に使用される水銀灯照明光源の発光スペクトルを点線で示し、また、蛍光灯照明光源の発光スペクトルを鎖線で示している。この光害回避ＬＥＤ照明光源は、図３から図５において各色の光源が最も高い光害回避割合を示したパルス発光周波数とデューティ比の組み合わせを用いており、実際の設定は、青色ＬＥＤの発光周波数を７００Ｈｚ、デューティ比を６０％、緑色ＬＥＤの発光周波数を５０Ｈｚ、デューティ比を６０％、黄緑色ＬＥＤの発光周波数を７００Ｈｚ、デューティ比を７０％としたものである。光害回避ＬＥＤ照明光源の平均演色評価数はＲａ＝６９となり、蛍光灯のＲａ＝９３よりは低いが、水銀灯のＲａ＝６６よりは高く、演色性グループ２の照明として一般照明として利用可能な性能を備えていることがわかる。
【００５２】
図９は前述の光害回避照明装置の光害回避効果を確認する意味で行った試験の結果を示すものであり、３台の人工気象器内の各々を、光害回避照明装置を設置したもの（混色区：パルス発光）、光害回避照明装置と分光スペクトルは等しいが連続発光とした照明装置を設置したもの（混色区：連続発光）、照明装置を設置しないもの（対象区：夜間照明なし）とし、それぞれでイネ（１２株）を栽培し、開花到達日数を観察した。
【００５３】
図９に示される結果では、光害回避照明装置を設置した場合のイネは夜間照明のないイネに比べ、開花開始で２日の遅延を示しているが、開花率５０％では１日の遅延に改善され、開花終期では遅延を示さない。連続発光の照明装置の場合、開花開始が５日、開花５０％で４日の遅延を示し、１株は出芽後８８日でも開花しなかった。ここで、開花率５０％到達日数は生産者、研究者の間でイネ開花の指標とされるものである。
【００５４】
光害回避照明装置を設置した場合の１日の遅延の影響による収量減少は２．７％となりわずかであって、等級品質に変化はなかった。連続発光の照明装置を設置した場合の４日の遅延の影響により収量減少が２０．３％となったが、その主要因は全収穫籾のうちの食用となる籾（比重１．０６以上）の割合である登熟歩合が１９．２％ほど減少したためであった。登熟歩合の低下は等級品質のランクを下げることにもつながっている。
【００５５】
図１０に実際にイネ（コシヒカリ）を栽培している屋外水田圃場に設置した光害回避ＬＥＤ照明、蛍光灯照明、水銀灯照明についての開花遅延日数を示す。これは、社団法人日本防犯設備協会による防犯灯の照度基準クラスＢである平均水平面照度３ルクス、同じくクラスＡである平均水平面照度５ルクス、国際照明委員会Ｐｕｂ．１１５による「歩行者エリアに対する照明条件」の「夜間の利用度の高い道路」における平均水平面照度１０ルクスでの開花遅延日数を示すものであり、３ルクスでの遅延日数を濃い灰色、５ルクスでの遅延日数を白色、１０ルクスでの遅延日数を薄い灰色で示し、誤差棒は標準偏差を示している。光害回避ＬＥＤ照明では１０ルクスにおいても遅延日数は約２日にとどまっている。一方、蛍光灯照明は３ルクスにおいても５日以上遅延しており、１０ルクスで約１０日遅延している。水銀灯照明は３ルクスで４日、５ルクスで１０日、１０ルクスで１２日以上遅延している。
【００５６】
全ての実施結果はイネ品種にコシヒカリを使用したものであり、これは、この品種が東北の一部から九州まで全国で栽培されており、全国収穫量の３５％以上を占めている最多作付品種であり、かつ、夜間照明による光害を起こし易い性質をもっていることが理由となっている。
【００５７】
光害回避照明装置として、図７に発光スペクトルを示した青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄緑色ＬＥＤの組み合わせによる光源は一例をなすものであり、光害回避照明装置としては、他の光源要素を用い組み合わせて構成することができる。光害回避照明装置の光源要素としては、パルス発光型で波長選択性のあるＬＥＤのような光源を用いる。
【００５８】
光害回避照明装置としては光害回避割合が０．８以上になることを条件として光源要素を選択すればよく、図３〜５に光害回避割合を示した青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄緑色ＬＥＤに関して、光害回避割合が０．８以上となるようなパルス発光周波数、デューティ比の単色ＬＥＤのみを複数配置したものでもよいのであるが、人に対し自然な感覚が与えられる照明装置とするという要請から、夜間照明として平均演色評価数が６０以上となるように異なる色光のＬＥＤを組み合わせた照明装置とすることが望ましい。
【００５９】
図７に発光スペクトルを示した光害回避照明装置の場合、青色ＬＥＤの発光周波数を２５０Ｈｚ、緑色ＬＥＤを発光周波数が２５０Ｈｚ、黄緑色ＬＥＤの発光周波数を１０００Ｈｚとし、デューティ比はいずれも１０％としたＬＥＤを組み合わせて構成したものであるが、例えば図８に示すように各色のＬＥＤについて他の発光周波数を有しデューティ比が異なるものとしてもよく、さらに、他の発光周波数、デューティ比のものを組み合わせてもよい。
【００６０】
照明装置としては、ＬＥＤ等による要素光源と、これを駆動するパルス発光駆動装置とを備えることになり、パルス発光駆動装置は発光周波数、デューティ比に応じた分だけ備えることになる。したがって装置の簡易性という面から言えば、発光周波数、デューティ比の種類をなるべく少なく、できれば１種類とするのが有利になる。また、ＬＥＤについて、パルス発光させる場合は連続発光の場合より素子の寿命を長くすることができる。ただし、発光周波数としては、対人照明であることから、人が照明のちらつきを感じない下限となる臨界融合周波数である約３０Ｈｚ以上とすべきである。
【００６１】
各色のＬＥＤのうち、いずれかが光害回避割合の０．８以上の条件を満たさなくても、組み合わせた照明装置として光害回避割合の条件を満たせばよく、平均演色評価数Ｒａに関しては、単色のＬＥＤでは低くなるので、複数色を組み合わせた照明装置としてＲａが６０以上とするのが望ましい。
【００６２】
本発明によるパルス発光による光源要素を組み合わせた光害回避照明装置は、光害回避割合を０．８以上、望ましくは１．０以上とすることにより光害を回避するとともに、平均演色評価数Ｒａを６０以上とすることにより、人に対して自然な感触が得られるものになる。光害によっては、イネのような作物の場合等級低下による価格減少とともに収量減少をもきたすことになるが、これは本発明による光害回避照明装置を使用することにより解消され、生産者の光害に対する懸念を払拭するに十分な性能を備えるものと言える。また、植物としては短日性植物であるイネについて検討しているが、光害についてはイネのみに特有な事項というわけではなく、他の短日性植物、長日性植物の場合にも光害としては同様に考えられると言えよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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